Επουράνια επιστήμη : κατασκευάζοντας πυραύλους στο σχολείο Teach article

Μετάφραση από Ξανθοπούλου Αιμιλία (Emily Xanthopoulos). Θέλατε ποτέ να εκτοξεύσετε έναν πύραυλο; Jan-Erik Rønningen, Frida Vestnes, Rohan Sheth και Maria Råken από την Ευρωπαϊκή Διαστημική…

Εκτόξευση του πυραύλου
Η εικόνα προσφέρθηκε από
European Space Camp

Η επιστήμη του Διαστήματος είναι ένα συναρπαστικό πεδίο μελέτης, είτε γίνεται στο σχολείο είτε, όπως στην περίπτωσή μας, στην διάρκεια μίας εβδομάδας Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση στην Νορβηγία (δες το κουτί). Ένα πρακτικό θέμα που μπορεί εύκολα να παρουσιαστεί στην τάξη είναι οι πύραυλοι.

Οι χάρτινοι πύραυλοι είναι μικροί και σχετικά εύκολο να κατασκευαστούν, και μπορούν να φτάσουν σε διαδρομές πτήσης 50 μέτρων η και περισσότερο, επιτρέποντας στους μαθητές να συναγωνίζονται είτε στο ύψος η στην απόσταση της πτήσης, ανάλογα με τον χώρο που είναι διαθέσιμος. Οι μαθητές μπορούν επίσης να είναι δημιουργικοί, είτε σχεδιάζοντας ελκυστικούς οπτικά πυραύλους η χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους υλικών. Η κατασκευή ενός χάρτινου πυραύλου είναι ο τέλειος τρόπος για να διασκεδάσει κανείς και συγχρόνως να μάθει αρκετές από τις έννοιες της Φυσικής. Εδώ, περιγράφουμε έναν απλό πύραυλο που κατασκευάσαμε και εκτοξεύσαμε κατά την διάρκεια της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Κατασκήνωσης το 2011.

Εκτόξευση του πυραύλου
Renu

Η εικόνα προσφέρθηκε από
European Space Camp

Η κατασκευή χάρτινων πυραύλων δίνει την δυνατότητα στους μαθητές να συνδυάσουν πολλές διαφορετικές έννοιες της Φυσικής – ειδικά, τις εξισώσεις της κίνησης που έχουν σχέση με την ταχύτητα, την επιτάχυνση, την απόσταση και τον χρόνο, καθώς επίσης και τις αρχές της αεροδυναμικής. Παρέχει εξάλλου μια συναρπαστική πρώτη εμπειρία για το πως είναι να είσαι επιστήμονας: δηλαδή να σχεδιάζεις έναν πύραυλο με βάση τις αρχές της θεωρίας, να εκτελείς ένα πείραμα με το να εκτοξεύεις πυραύλους, και τελικά να αναλύεις τα αποτελέσματα, βγάζοντας συμπεράσματα και προσδιορίζοντας τα σημεία που χρειάζονται βελτίωση στο μέλλον.

Πως να κατασκευάσεις τον πύραυλό σου

Υλικά

  • Δύο σελίδες χαρτί Α4
  • Ψαλίδι
  • Κολλητική ταινία
  • Στόκος η Πλαστελίνη

Η διαδικασία

Ο στόχος όταν κατασκευάζεις έναν πύραυλο είναι να ελαχιστοποιήσεις την αντίσταση (την αντίσταση του αέρα). Η αντίσταση εξαρτάται κυρίως από την ταχύτητα, αλλά επίσης και από την μετωπική επιφανειακή έκταση του πυραύλου και το συνολικό του σχήμα – σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να λάβεις υπόψη όταν σχεδιάζεις έναν πύραυλο.

Το σώμα του πυραύλου:

  1. Τύλιξε ένα κομμάτι χαρτί σε σχήμα κυλίνδρου για να κατασκευάσεις το σώμα του πυραύλου.
  2. Σφράγισε μία από τις ανοιχτές άκρες του κυλίνδρου με ταινία, κατασκευάζοντας έτσι το μπροστινό μέρος του πυραύλου. Έλεγξε να δεις αν είναι αεροστεγώς κλεισμένο φυσώντας μέσα από αυτό.

Η μύτη του κώνου:

  1. Κατασκευάζοντας την μύτη
    του κώνου

    Η εικόνα προσφέρθηκε από
    European Space Camp

    Από το άλλο χαρτί, κόψε έναν κύκλο (με διάμετρο 7.5 εκατοστά), και μετά αφαίρεσε από τον κύκλο έναν τομέα περίπου 90 μοιρών.

  2. Τύλιξε τον υπόλοιπο χάρτινο κύκλο ώστε να σχηματίσεις έναν κώνο και βάλε μια μικρή μπάλα στόκου στο εσωτερικό της μύτης του κώνου πριν να συνδέσεις με ταινία τον κώνο στην σφραγισμένη άκρη του σώματος του πυραύλου.

Τα πτερύγια:

  1. Κόψε τέσσερα χάρτινα τρίγωνα με το ίδιο ακριβώς μέγεθος και δίπλωσε μία από τις πλευρές, σε καθένα από τα τρίγωνα, για να σχηματίσεις ένα πτερύγιο που θα προσκολληθεί στον πύραυλο.
    Οι μαθητές θα πρέπει να σκεφτούν το πιο ιδανικό σχήμα του πτερύγιου – μερικές κατατομές πτερυγίων μπορεί να προκαλέσουν τον πύραυλο να περιστρέφεται πιο γρήγορα, ενώ άλλες πιο αργά. Είναι η περιστροφή επιθυμητή σε έναν πύραυλο;

Ευστάθεια

Η ευστάθεια ενός πυραύλου εξαρτάται από το πού βρίσκεται το κέντρο βαρύτητας σε σχέση με το κέντρο πίεσης. Για έναν ευσταθή πύραυλο, το κέντρο βαρύτητας θα πρέπει να βρίσκεται πάντα μπροστά από το κέντρο πίεσης. Με απλά λόγια, το κέντρο πίεσης είναι το σημείο στο οποίο το σύνολο όλων των δυνάμεων αντίστασης επιδρούν.

Αν το κέντρο πίεσης είναι μπροστά από το κέντρο βαρύτητας, θα δημιουργηθεί μία ροπή καμπής, που θα κάνει τον πύραυλο να αναποδογυρίσει εν μέσω πτήσης. Γι’ αυτό και συνήθως έρμα εφαρμόζεται/τοποθετείται στη μύτη του κώνου.

Αν η σχετική απόσταση ανάμεσα στο κέντρο βαρύτητας και το κέντρο πίεσης είναι πολύ μεγάλη, είτε γιατί πολύ μεγάλη μάζα έχει τοποθετηθεί στο μπροστινό μέρος του πυραύλου η γιατί τα πτερύγια είναι πολύ μεγαλύτερα από το κανονικό, ο πύραυλος θα είναι πιο ευαίσθητος στον άνεμο.

Εκτόξευση του πυραύλου

Σχήμα 1: Ο εκτοξευτής του
πυραύλου μας,
κατασκευασμένος από
χάλκινους σωλήνες και
τροφοδοτούμενος από έναν
συμπιεστή αέρος. Α: Ο
συμπιεστής αέρος είναι
προσαρτημένος εδώ . Β: Ο
θάλαμος συμπίεσης . C: Ο
μοχλός απελευθέρωσης της
πίεσης . D: Ο σωλήνας
εκτόξευσης

Για να εκτοξεύσεις τον πύραυλο, θα χρειαστείς έναν προωθητή/εκτοξευτή, τον οποίο για λόγους ασφαλείας θα πρέπει να κατασκευάσει ο δάσκαλος. Υπάρχουν πολλοί τύποι εκτοξευτών, αλλά όλοι βασικά είναι ένας σταθερός σωλήνας με τα ίδια τρία τμήματα.

  1. Έναν θάλαμο συμπίεσης μέσα στον οποίο ο αέρας συμπιέζεται, χρησιμοποιώντας η έναν συμπιεστή η μία τρόμπα ποδηλάτου με ενσωματωμένο μετρητή πίεσης (Σχήμα 1, Α+Β).
  2. Έναν σωλήνα εκτόξευσης στον οποίο τοποθετείται ο πύραυλος (Σχήμα 1, D). Ένας ρυθμιζόμενος σωλήνας εκτόξευσης επιτρέπει να προσδιοριστεί η γωνία ανύψωσης του πυραύλου κατά την απογείωση.
  3. Έναν μηχανισμό (π.χ. έναν μοχλό η μια τροφοδοτούμενη από μπαταρία βαλβίδα) για να ελευθερώσει την πίεση από τον θάλαμο συμπίεσης στον σωλήνα εκτόξευσης (Σχήμα 1, C). Η ξαφνική απελευθέρωση του συμπιεσμένου αέρα εκτοξεύει τον πύραυλο.
Ο εκτοξευτής του πυραύλου
μας, κατασκευασμένος από
χάλκινους σωλήνες και
τροφοδοτούμενος από μία
τρόμπα ποδηλάτου. A: Ο
θάλαμος συμπίεσης . B: Ο
μοχλός απελευθέρωσης της
πίεσης. Κάντε κλικ στην
εικόνα για μεγέθυνση

Images courtesy of European
Space Camp

Θα συνιστούσαμε να κατασκευάσετε έναν γερό εκτοξευτή από μεταλλικούς σωλήνες, με έναν ρυθμιζόμενο σωλήνα εκτόξευσης. Αυτό επιτρέπει αναπαραγόμενες εκτοξεύσεις, με διαφορετικές γωνίες ανύψωσης. Στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση, χρησιμοποιήσαμε ένα σύστημα εκτόξευσης στο οποίο αντλήσαμε αέρα σε ένα σύστημα χάλκινων σωλήνων χρησιμοποιώντας έναν φτηνό συμπιεστή αέρος, ένα γερό και σταθερό σύστημα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά. Για να κατεβάσετε οδηγίες, κοιτάξτε παρακάτωw1. Ένας γερός εκτοξευτής μπορεί να κατασκευαστεί επίσης και από PVC, χρησιμοποιώντας υλικά που εύκολα βρίσκεις σε μαγαζιά με είδη κιγκαλερίας, όπως περιγράφεται στην ιστοσελίδαw2 της NASA.

Όταν εκτοξεύεις τον πύραυλό σου, παρατήρησε ότι η υψηλότερη πίεση του αέρα δεν οδηγεί αναγκαστικά σε καλύτερες επιδόσεις πτήσης. Αυτό συμβαίνει γιατί η αεροδυναμική αντίσταση στον πύραυλο αυξάνεται με την ταχύτητα . τα πτερύγια του πυραύλου μπορεί να παραμορφωθούν, αυξάνοντας την αντίσταση και μειώνοντας την απόδοση.

Πριν να αποφασίσουν με ποια γωνία θα εκτοξεύσουν τον πύραυλό τους, οι μαθητές θα πρέπει να σκεφτούν πως η γωνία ανύψωσης επηρεάζει την συνολική διανυόμενη απόσταση και το απόγειο του πυραύλου (το υψηλότερο σημείο πάνω από το έδαφος).

 

Ασφάλεια

Η ασφάλεια είναι σημαντική όταν εκτοξεύεις πυραύλους. Οι μαθητές θα πρέπει να φορούν γυαλιά ασφαλείας και να στέκονται πάντα πίσω από τον εκτοξευτή για να μην χτυπηθούν από τους χάρτινους πυραύλους. Όταν χρησιμοποιείς έναν συμπιεστή για τον εκτοξευτή, πρόσεξε να μην ξεπεράσεις το όριο πίεσης, που θα μπορούσε να προκαλέσει μέρη του εκτοξευτή να διαλυθούν η να πάθουν ρήξη. Το ακριβές όριο θα εξαρτηθεί από τα υλικά που θα χρησιμοποιήσεις: ο χάλκινος εκτοξευτής που κατασκευάσαμε στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωσηw1 μπορούσε να αντέξει περισσότερο από 8.3 bar (120 psi) πίεσης. Ο PVC εκτοξευτήςw2 της NASA περιορίζεται στα 2.0 bar (30 psi).

Επακόλουθα

Σχήμα 2: Ο εκτοξευτής του
πυραύλου
A) Ο χάρτινος πύραυλος
B) Ο χάλκινος σωλήνας
C) Η βαλβίδα
D) Ο μετρητής πίεσης

Η εικόνα προσφέρθηκε από
European Space Camp

Μετά την εκτόξευση, οι μαθητές μπορούν να αναλύσουν την τροχιά του πυραύλου για να υπολογίσουν το μέγιστο ύψος (απόγειο) στο οποίο φτάνει ο πύραυλος και επίσης την αρχική του ταχύτητα. Για να εκτελέσουν την ανάλυση της τροχιάς, πρέπει να γίνουν μερικές μετρήσεις πριν από την εκτόξευση (δες το Σχήμα 2):

  • Το μήκος του σώματος του πυραύλου (h, σε m)
  • Η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα του εκτοξευτή (Di , σε m)
  • Η πίεση στο εσωτερικό του εκτοξευτή (P, σε Pascal) πριν από την πτήση όταν η βαλβίδα είναι κλειστή. αυτό μπορεί να διαβαστεί από την αντλία ποδιού η τον συμπιεστή, και να μετατραπεί από psi η bar σε μονάδες Pascal. (Η πίεση θεωρείται σταθερή κατά μήκος του σωλήνα.)
  • Η μάζα του πυραύλου (mr , σε kg)
  • Η γωνία ανύψωσης (θ, σε degrees; Σχήμα 3).
     
  1. Το πρώτο βήμα είναι να υπολογίσεις την αρχική ταχύτητα (n0) του πυραύλου. Αυτή είναι ίση με την επιτάχυνση (a) του πυραύλου πολλαπλασιαζόμενη με τον χρόνο (t0) κατά τον οποίο η δύναμη επιδρούσε πάνω του:
  1. Η δύναμη που ασκείται στον πύραυλο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας δύο εξισώσεις.  Ai  είναι η επιφάνεια διατομής του σώματος του πυραύλου.  
  1. Η επιτάχυνση του πυραύλου μπορεί να εκφραστεί συνδυάζοντας αυτές τις δύο εξισώσεις:
  1. Στον χρόνο t0 , ο πύραυλος έχει διασχίσει μία απόσταση ίση με το μήκος του σώματος του πυραύλου (h), και αυτό το μήκος μπορεί να εκφραστεί ως:
  1. Για να βρεις μια έκφραση για τον χρόνο t0 , η Εξίσωση 5 μπορεί να γραφτεί ως:

Η αρχική ταχύτητα του πυραύλου (ν0) μπορεί τώρα να εκφραστεί με γνωστές μεταβλητές, εισάγοντας τις εκφράσεις για τον χρόνο t0 (Εξίσωση 6) και την επιτάχυνση a (Εξίσωση 4) στην εξίσωση για την αρχική ταχύτητα (Εξίσωση 1):

Υποθέτουμε ότι ο πύραυλος έχει παραβολική διαδρομή πτήσης, και αυτό μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την εξίσωση της τροχιάς του πυραύλου.

Σχήμα 3: Η διαδρομή της πτήσης του πυραύλου
Η εικόνα προσφέρθηκε από European Space Camp
  1. Διασπώντας το διάνυσμα της αρχικής ταχύτητας n0 στις x και y διευθύνσεις, η διανυόμενη από τον πύραυλο απόσταση σε αυτές τις διευθύνσεις θα γίνει:

όπου g είναι η σταθερά της βαρύτητας.

  1. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση για την διανυόμενη απόσταση στην x διεύθυνση (Εξίσωση 8), μία έκφραση για τον χρόνο t μπορεί να εισαχθεί στην εξίσωση για την διανυόμενη απόσταση στην y διεύθυνση (Εξίσωση 9), και αυτό μπορεί να μας δώσει την εξίσωση για την τροχιά του πυραύλου:
  1. Το απόγειο του πυραύλου (H) μπορεί τότε να υπολογιστεί από:
Μία επιτυχής πτήση
Η εικόνα προσφέρθηκε από
European Space Camp

Κάθε πύραυλος θα μπορεί πιθανόν να εκτοξευτεί μόνο μία φορά, καθώς οι μύτες των κώνων συνήθως καταστρέφονται κατά την προσγείωση. Παρόλα αυτά, αν οι πύραυλοι παραμείνουν άθικτοι, οι μαθητές μπορούν να επαναλάβουν το πείραμα και ίσως να μεταβάλουν την γωνία εκτόξευσης.

Με βάση τα αποτελέσματά τους, οι μαθητές μπορούν να συζητήσουν τις παρακάτω ερωτήσεις:

  1. Πως μπορεί το βάρος του πυραύλου να επηρεάσει το ύψος και την απόσταση που διανύει;
  2. Γιατί ο άνεμος επηρεάζει την απόδοση του χάρτινου πυραύλου;
  3. Τι θα συνέβαινε αν τοποθετούσατε τα πτερύγια κοντά στην μύτη του κώνου;
  4. Προς τα που θα πρέπει να είναι στραμμένος ο εκτοξευτής σε σχέση με την διεύθυνση του ανέμου;

Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση

Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση εστιάζει σε θέματα σημαντικά για την βιομηχανία του διαστήματος, παρακινώντας και εμπνέοντας νέους μαθητές δείχνοντάς τους πως οι θεωρητικές ιδέες μπορούν να τεθούν σε εφαρμογή στην πράξη.

Κατά την διάρκεια της μίας βδομάδας κατασκήνωσης στο Πεδίο Εκτοξεύσεως Πυραύλων Andøya στην Νορβηγία, στην πιο βόρεια μόνιμη βάση εκτόξευσης στον κόσμο, 24 μαθητές με ηλικίες 17-20 αντιμετωπίζονται σαν πραγματικοί επιστήμονες πυραύλων, χρησιμοποιώντας επιστημονικό εξοπλισμό και λύνοντας ανώτερα προβλήματα, χωρισμένοι σε παγκόσμιες ομάδες.

Κάθε ομάδα αναλαμβάνει μία διαφορετική πτυχή της επιστήμης των πυραύλων όπως τον σχεδιασμό του συστήματος, τα πειραματικά όργανα, τη συναρμολόγηση ωφέλιμου φορτίου η τηλεμετρία, και όλοι δουλεύουν με κοινό σκοπό την εκτόξευση ενός ‘σταθερού πυραύλου’ που θα μεταφέρει όργανα. Οι συμμετέχοντες επίσης παρακολουθούν διαλέξεις από μερικούς από τους καλύτερους Ευρωπαίους επιστήμονες, πάνω σε θέματα που καλύπτουν το φάσμα από την φυσική των πυραύλων ως το Βόρειο Σέλας. Μερικές διαλέξεις συμπληρώνονται με συναρπαστικές πρακτικές δραστηριότητες, όπως η κατασκευή του χάρτινου πυραύλου που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο.

Οι μαθητές που ενδιαφέρονται να κάνουν αίτηση για να συμμετάσχουν στην κατασκήνωση του 2012 (24 Ιουνίου – 2 Ιουλίου 2012) θα πρέπει να επισκεφτούν την ιστοσελίδαw3 η να στείλουν ένα email στο contact@spacecamp.no.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – Μπορείς να κατεβάσεις οδηγίες για να κατασκευάσεις τον εκτοξευτή του πυραύλου μας σε μορφή Word® η PDF.
  • w2 – Μπορείς να κατεβάσεις οδηγίες για να κατασκευάσεις τον εκτοξευτή του πυραύλου με σωλήνες από PVC από την ιστοσελίδα της NASA (www.nasa.gov – ψάξε για ‘High-Power Paper Rocket Launcher Directions’) η μέσω του συνδέσμου http://tinyurl.com/7lydxuc
  • Οι οδηγίες είναι μέρος του εκπαιδευτικού οδηγού πυραύλων της NASA, που περιέχει ακόμη περισσότερες δραστηριότητες για την τάξη. Δείτε το www.nasa.gov η χρησιμοποιήστε τον σύνδεσμο: http://tinyurl.com/yx2et6
  • w3 – Για να βρείτε περισσότερες πληροφορίες για την Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση και πως να κάνετε αίτηση, δείτε το http://www.spacecamp.no

Resources

  • Το αμερικάνικο περιοδικό Make προσφέρει οδηγίες, που μπορείτε να κατεβάσετε, για να κατασκευάσετε έναν εκτοξευτή πυραύλου από PVC και χάρτινο πύραυλο (http://blog.makezine.com; ‘weekend project: compressed air rocket’) η χρησιμοποιήστε τον σύνδεσμο: http://tinyurl.com/7twlba6
    • Υπάρχει επίσης ένα βίντεο στο YouTube: www.youtube.com/watch?v=eNFfK5uo6D0

    • Μπορείτε ακόμη και να αγοράσετε ένα έτοιμο κουτί με όλα τα κομμάτια που χρειάζεστε (παρόλο που πρέπει να ξέρετε ότι όλα τα υλικά είναι σύμφωνα με τα αμερικάνικα πρότυπα, και έτσι μπορεί να μην είναι συμβατά με ευρωπαϊκά κομμάτια). δείτε το www.makershed.com η χρησιμοποιήστε τον σύνδεσμο: http://tinyurl.com/75vdss4

  • Για οδηγίες στα Αγγλικά και Νορβηγικά για να κατασκευάσετε έναν υδάτινο πύραυλο, δείτε την ιστοσελίδα Sarepta, Using Space in Education (www.sarepta.org), η χρησιμοποιήστε τον σύνδεσμο: http://tinyurl.com/7kl7q5q
  • Αν ενδιαφέρεστε για μαθήματα που θα σας εμβαθύνουν περισσότερο στην επιστήμη του διαστήματος, μάθετε πως να κατασκευάσετε ένα διαστημικό περιβάλλον στην τάξη. Δείτε:
  • Για να μάθετε πως να κατασκευάσετε έναν τροφοδοτούμενο από διοξείδιο του άνθρακα ( CO2) πύραυλο, δείτε το άρθρο:

Author(s)

Ο Jan-Erik Rønningen είναι μηχανικός προώθησης πυραύλων στο Nammo Raufoss και είναι ο αρχηγός της ομάδας σχεδιασμού του πυραυλικού συστήματος στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση. Δουλεύει στον τομέα των πυραυλικών προϊόντων του Nammo Raufoss από το 1997, αναπτύσσοντας καινούργια τεχνολογία πυραύλων και βελτιώνοντας υπάρχουσα τεχνολογία υβριδικών πυραύλων. Στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση, είναι ο κυρίως ειδικός στους πυραύλους και στο πως λειτουργούν.

Ο Rohan Sheth είναι τριτοετής φοιτητής στο Imperial College του Λονδίνου, Μεγάλη Βρετανία, μελετά για το μεταπτυχιακό του, Μάστερ, στα μαθηματικά, και αυτή την περίοδο περνάει ένα χρόνο σαν φοιτητής ανταλλαγής με το πρόγραμμα Erasmus στο Πανεπιστήμιο Humboldt του Βερολίνου στην Γερμανία. Είναι ο Βρετανός αντιπρόσωπος στην Ομάδα Διαστημικής Κατασκήνωσης (Team Space Camp), που οργανώνει την Ευρωπαϊκή Διαστημική Κατασκήνωση μαζί με το Νορβηγικό Κέντρο για την Εκπαίδευση σε θέματα σχετικά με το Διάστημα (NAROM).

Η Frida Vestnes είναι πρωτοετής φοιτήτρια στο τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου της Νορβηγίας, και σπουδάζει για το μεταπτυχιακό (Μάστερ) πτυχίο ως μηχανολόγος μηχανικός. Είναι η επικεφαλής της Ομάδας Διαστημικής Κατασκήνωσης.

Η Maria Råken είναι πρωτοετής φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Όσλο στην Νορβηγία,και παρακολουθεί ένα μονοετές πρόγραμμα θετικών επιστημών πριν να αρχίσει το μεταπτυχιακό της, Μάστερ, στην Χημεία στο τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου της Νορβηγίας. Είναι μέλος της Ομάδας Διαστημικής Κατασκήνωσης.


Review

Η κατασκευή και εκτόξευση πυραύλων είναι σίγουρα μία μοναδική εμπειρία που οι μαθητές μπορούν να απολαύσουν μαζί με τους συμμαθητές τους. Είναι ένας τρόπος για να συγχωνεύσουν την παλιά με την σύγχρονη επιστήμη, καθώς πρότυπες εξισώσεις και θεωρίες εφαρμόζονται σε προχωρημένες τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην εξερεύνηση του διαστήματος.

Η δραστηριότητα που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο θα μπορούσε σίγουρα να δημιουργήσει μεγάλο ενθουσιασμό ανάμεσα στους μαθητές των σχολείων, οι περισσότεροι από τους οποίους θα έβαζαν τα δυνατά τους για να κατασκευάσουν τον καλύτερο δυνατόν πύραυλο. Πριν να προσπαθήσουν να κατασκευάσουν τον πύραυλό τους, θα πρέπει να διερευνήσουν και συζητήσουν πως το σχήμα, οι διαστάσεις και τα υλικά θα επηρεάσουν το βεληνεκές, το απόγειο και τον χρόνο της διαδρομής του πυραύλου. Μετά το τέλος της δραστηριότητας, μια καινούργια διάσταση στην συζήτηση, μεταποίηση και εκτίμηση μπορεί να εξερευνηθεί, με τους μαθητές να συζητούν τα προσωπικά τους αποτελέσματα με ολόκληρη την τάξη και βλέποντας ποιες μέθοδοι και μοντέλα λειτουργούν καλύτερα και γιατί. Επιπλέον, μπορούν να προσπαθήσουν να βελτιώσουν το μοντέλο τους και να ξαναδοκιμάσουν τις υποθέσεις τους.

Μερικά θέματα, όχι όλα επιστημονικά, μπορούν να συζητηθούν στην τάξη, πριν η μετά την δραστηριότητα, συμπεριλαμβανομένων των:

  • Ανθρώπινη περιέργεια για το Σύμπαν
  • Επιτυχείς αποστολές στο διάστημα
  • Αποστολές που ήταν λιγότερο επιτυχείς
  • Δικαιολογώντας τον προϋπολογισμό σε μερικές από αυτές τις αποστολές παίρνοντας υπόψη τα τωρινά οικονομικά προβλήματα
  • Ακαδημαϊκή, σωματική και ψυχολογική εκπαίδευση που απαιτείται από τους αστροναύτες.

Αυτή η δραστηριότητα περιλαμβάνει μια μεγάλη κλίματα θεμάτων φυσικής ιδανικά για ηλικίες 13-16, και επίσης περιλαμβάνει έννοιες φυσικής, εξισώσεις και μαθηματικά κατάλληλα για μαθητές ηλικίας 16+. Οι δάσκαλοι μπορούν να προσαρμόσουν τους μαθηματικούς υπολογισμούς ανάλογα με το επίπεδο της τάξης τους. Τα εμπλεκόμενα θέματα είναι η βαρύτητα και η ταχύτητα διαφυγής . η ευστάθεια και το κέντρο βαρύτητας. η κίνηση του βλήματος. η αντίσταση του αέρα σε σχέση με την μάζα και το σχήμα του πυραύλου. η διατήρηση της ορμής και της ενέργειας κατά την διάρκεια της εκτόξευσης. και οι ιδιότητες των υλικών.


Catherine Cutajar, Μάλτα




License

CC-BY-NC-SA